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Thema: Wie werden zwei Roboterzellen verbunden?

  1. #1
    Benutzer Stammmitglied
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    Wie werden zwei Roboterzellen verbunden?

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    Für die Roboterzellen Suche ich eine geeignete mechanische Verbindungsmöglichkeit.

    Dabei stelle ich mir die Zellen erst einmal als Würfel vor und möchte nun Würfel an den Flächen zusammenfügen. Jeder Würfel hat also sechs Möglichkeiten, mit anderen Würfeln verbunden zu werden. Also muss die Verbindung möglichst kostengünstig erstellt werden können, da es sehr viele davon gibt.

    Aus der elektrischen Verbindung der Roboterzellen ergibt sich, dass man am besten Stecker und Buchsen vorsieht. Es gibt also zwei unterschiedliche Flächentypen der Würfel. Auch kann ein Stecker nur in genau einer Art in die Buchse gesteckt werden: Somit haben alle Würfel eine einheitliche "Richtung".

    Meine derzeitigen Überlegungen laufen darauf hinaus, Kontaktwürfel zu verwenden, die an jeder Würfelfläche eine Buchse haben, und Funktionselemente, die wie ein Stab aufgebaut sind und nur an den zwei Enden je einen Stecker besitzen. Man verbindet dann ein Funktionselement mit dem Kontaktwürfel, an das kommt das nächste Funktionselement u.s.w.

    Für einen Roboterarm nimmt man z.B. ein "Kniegelenk" (Funktionselement) an dessen Ende ein Kontaktwürfel gesteckt wird, dann das nächste Kniegelenk u.s.w.

    Wie verbinde ich nun diese Stecker- und Buchsenflächen
    • - möglichst einfach im Aufbau
      - mit möglichst wenig Spiel
      - am Besten: aufeinanderdrücken und Klick - es hält
      - zum Lösen einfach auf eine bestimmte Stelle drücken
      - mit ausreichender Stabilität
    Vielleicht kann man ja wirklich Steckverbindungen nutzen? Dann wird die mechanische Verbindung über die sowieso zu kaufende elektrische Verbindung sichergestellt.

    Ach ja, welche Anforderungen bestehen eigentlich hinsichtlich der Größe und Kräfte? Die kann man derzeit nur grob abschätzen. Vielleicht sollte man ein Kniegelenk als Muster nehmen:
    Gewicht und Kräfte entsprechen den „üblichen“ Anforderungen an einen Hexapoden-Fuß in Hobbygröße. Die Kontaktfläche hat vielleicht zwei oder drei cm Kantenlänge. Am besten so klein wie möglich, aber in einfach zu realisierender Größe. Da wisst Ihr sicherlich viel besser Bescheid.

    Hat jemand eine Idee?

  2. #2
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    Was spricht gegen magnete an speziefischen stellen?

  3. #3
    Erfahrener Benutzer Roboter-Spezialist
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    Zitat Zitat von vollkontakt
    Was spricht gegen magnete an speziefischen stellen?
    Was dagegen spricht, ist z.B. die mögliche Verwendung einer Kompaßzelle als Teil der Orientierungsfunktionen des ZellenBots...

    Mir fällt da auf Anhieb folgendes ein:
    - Plane auf jeder Seite des "Würfels" eine Buchse und einen Stecker ein. Du bist zwar immer noch richtungsorientiert, erreichst aber eine höhere Stabilität und kannst die störanfälligen Verbinder weglassen.
    - Zur Stabilisierung der Haftung untereinander würde ich es in der Testphase mit Klettverschlüssen versuchen...
    - Wenn's wirklich halten soll, würde ich versuchen, so was wie "Halteschrauben und Exzentermuttern" zu verwenden, die heutzutage im Möbelbau so gern verwendet werden. Zusammenstecken, anziehen, fest; lösen, auseinanderziehen... Hier auch je eine Schraube und eine Mutter pro Seite (leicht unsymmetrisch), und Du kannst immer von der anderen Seite her eine Verbindung anziehen.

  4. #4
    Benutzer Stammmitglied
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    Ich weiß nicht, ob die Verwendung einer Kompaßzelle Magnete grundsätzlich ausschließt. Schließlich kommen in den Motoren auch Magnete vor.

    Aber wo sind die speziefischen Stellen?

    Wahrscheinlich muß man erst einmal besser abschätzen, welche Kräfte wirken sollen und wann sich die Verbindung lösen darf. Hat dazu jemand eine Idee?

  5. #5
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    Ich weis nich wie groß die werden sollen aber wie wärs mit funk?

  6. #6
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    ich wäre für 2-poliges I2C oder RS232 und Energieversorgung 3-polig (ausen GND und in der Mitte Vcc (verpolungssicher)

    Mechanischer zusammenhalt:
    Auf 3 Seiten (ich geh mal von Würfeln/Würfelähnlichen Formen aus) einen Bolzen Mittig angebracht, etwa 5 bis 7mm lang und 4 bis 7mm Durchmesser, an den anderen 3 Seiten mittig einen Ring etwa 6 bis 8mm tief mit passendem Loch und einer (Maden-)Schraube um den Bolzen zu sichern. Die Dimensionen bei etwa 5 bis 7cm Kantenlänge der Würfel.
    eventuell dem Bolzen noch eine Nut oder ein Loch verpassen, in dem die (Maden-)Schraube Halt findet.

    den Bolzen könnte man dann zum Beispiel drehen, beim Kippen müsste eh das gesamte Modul ein Gelenk drin haben.

    Bei Youtube gibts doch Videos mit sowas (die fügen sich auch autonom zusammen usw)
    Gruß, AlKi

    Jeder Mensch lebt wie ein Uhrwerk, wie ein Computer programmiert...
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    Kubuntu

  7. #7
    Benutzer Stammmitglied
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    Die elektrische Verbindung ist bereits als I2C über Stecker gemäß RN-Definition festgelegt (siehe Roboterzellen). Ich weiß zwar nicht, ob es dabei bleiben kann: vielleicht kann man die Steckverbindungen als mechanische Halter verwenden. Deshalb die Frage nach den auftretenden Kräften: gibt es kostengünstige Stecker/Buchsen, die das auf Dauer aushalten?

    Youtube ist leider groß: kannst Du genauer sagen wo?

    Madenschrauben könnten gehen. Das mit dem Drehen kann wegen der elektrischen Verbindungen zwar nicht funktionieren (wie machen das denn die im Video?), macht aber nichts.

    Wenn man allerdings eine Alternative findet, die ohne Schrauben auskommt, könnten auch Roboter die Zellen zusammenfügen. (Die können zwar auch schrauben, brauchen dann aber auch einen drehbaren Schraubenzieher. Ohne wäre billiger ...)

  8. #8
    Benutzer Stammmitglied
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    BNC-Stecker? haben zwei elektrische kontakte, durch Bajonettverschluss einigermaßen belastbar und wenn man eine gerade anzahl punktsymmetrisch anordnet kann man sie auch nicht falschrum montieren *glaub*

    Allerdings braucht man auch hier zum Herstellen der Verbindung eine Drehung

  9. #9
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von Klingon77
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    hi,

    es wäre evtl. hilfreich, wenn Du Dein geplantes Projekt näher spezifizierst.

    * Fortbewegung: laufen, rollen mit Rad, Kette, Beine
    * max. Größenangabe für den fertigen Robby
    * Verwendungszweck
    * Einfluß auf die Umwelt z.B: mit Greifern, Sound-Ausgabe, Blumen gießen, Kamera zur Überwachung usw...

    Wenn ich das richtig verstehe möchtest Du ein modulares Robotersystem entwickeln, welches sich entsprechend der jeweiligen Bedürfnisse rasch "zusammenstecken" lässt und dann entsprechend der jeweiligen Anforderung eine funktionsfähige Einheit bildet.

    Mechanisch ließe sich das mit Einschränkungen (siehe weiter unten) sicherlich lösen.
    Elektrisch ebenfalls.
    Ein Problem sehe ich aber in der Einbindung der Software der jeweiligen Module.

    Beispiel:
    * Ein Radantrieb benötigt vollkommen andere Software als die Beine eines Hexa.
    * Greifarme benötigen eine andere Ansteuerung als eine Überwachungskamera.

    Man könnte natürlich die entsprechenden Softwarefragmente zum jeweiligen Modul mitliefern; die Einbindung des Softwarefragmentes in das Gesamtsystem bliebe dann aber immer noch "handarbeit".


    Wenn ich mit meiner Vermutung richtig liege, wäre ein solches System (ich sage mal ganz "frech" Baukasten-Robby) sicherlich sehr reizvoll.



    Wenn Du die Modulmechaniken planst, dann solltest Du immer von "innen nach außen"; von "klein nach groß" planen.

    Mach die einzelnen Module etwas größer als benötigt. Dann hast Du Platz für künftige Erweiterungen.

    Verwende Größenabmaße, welche durch möglichst viele Zahlen teilbar ist.
    z.B: 12 ist durch 1, 2, 3, 4, 6 teilbar.
    (es macht die Zeichnungen, Berechnungen und die Fertigung etwas einfacher und übersichtlicher).


    Die Energieversorgung (evtl. ebenfalls modular aufgebaut?) und die Aktoren (Motoren, Magnete usw.) sollten großzügig ausgelegt sein.
    Ein Hexa benötigt z.B: eine andere Grundplatte, als ein robustes Panzermodell. Wenn Du nun beide Möglichkeiten mit einem Baukastensystem erreichen möchtest dann wird Dein Hexa mit der stabilen Auslegung eines Raupenfahrzeuges laufen.

    Alternative:
    Drei Grundtypen: Beine; Räder; Ketten.

    Dies sind nur ein paar Punkte, die mir so spontan durch den Kopf gehen.

    Interessant ist ein solches Projekt; ohne Frage. Wie gesagt, sofern ich mit meiner Vermutung richtig liege.

    liebe Grüße,

    Klingon77
    Der kürzeste Weg zwischen zwei Menschen ist ein Lächeln - http://www.ad-kunst.de

  10. #10
    Benutzer Stammmitglied
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    Es gibt da ein paar Beiträge, die ich aufgreifen möchte. Ich mache mal einzelne Einträge daraus, damit es sich besser liest.

    Zitat Zitat von AlKI
    ... Auf 3 Seiten (ich geh mal von Würfeln/Würfelähnlichen Formen aus) einen Bolzen Mittig angebracht, etwa 5 bis 7mm lang und 4 bis 7mm Durchmesser, an den anderen 3 Seiten mittig einen Ring etwa 6 bis 8mm tief mit passendem Loch und einer (Maden-)Schraube um den Bolzen zu sichern. Die Dimensionen bei etwa 5 bis 7cm Kantenlänge der Würfel.
    eventuell dem Bolzen noch eine Nut oder ein Loch verpassen, in dem die (Maden-)Schraube Halt findet. ...
    Das ging mir nicht aus dem Kopf.
    Im Prinzip hat jeder Würfel 3 Seiten mit einem Bolzen und 3 Seiten mit einem Loch. Nehmen wir nun so einen Würfel und drehen ihn, damit ein Bolzen von mir weg zeigt, einer nach unten und einer nach rechts.

    Jetzt fügen wir alles zu einem größeren Würfel zusammen, sagen wir mal mit Kantenlänge von 3 Würfeln: Grundfläche von 9 Würfeln, das Ganze 3 Ebenen hoch. Halt, den letzten Stein bitte noch nicht einfügen! Der letzte Stein sei ganz oben, vorne bei mir auf der linken Seite:

    Den bekomme ich aber nicht eingefügt! Die übrigen Würfel halten fest zusammen. Die Bolzen haben kein Spiel in den Löchern und sind immer irgendwie im Wege. Geht es Euch auch so?

    Das hat mir zumindest zu denken gegeben. Die Würfel müssen also „glatt“ sein: es darf eben nichts herausstehen, was in andere Würfel eindringen muss. Sollen die Bolzen verschiebbar sein? Dann bekomme ich den Würfel herein, aber nicht mehr heraus. Dazu müssten die Bolzen wieder zurückgezogen werden. Kostet mindestens Elektromagnete oder eine komplizierte Mechanik.

    Wozu dienen denn die Madenschrauben? Sie verbinden zwei Würfel und kommen „von außen“. Wenn ich zwei glatte Würfel aneinander lege: wie kann ich sie „von außen“ fest miteinander verbinden? Das s.u. Loch im Bolzen für die Madenschraube erinnert an einen Winkel; zum festhalten müsste man also einen doppel T-Träger nehmen (oder wie heißen die: ein T, wo unten auch ein Querstrich ist). So einen „von außen“ in beide Würfel eindrücken könnte halten. Es geht auch mit einem U-Profil: ein Würfel auf jeder Seite.

    Also bestehen folgende Randbedingungen:
    - Die Würfel müssen „glatt“ sein
    - Ein drittes Element (Madenschraube, U-Profil, …) wird „von außen“ eingefügt

    Diese dritten Elemente möchte ich Verbinder nennen: Es muss also neben den Würfel auch Verbinder geben.

    Lustig ist dabei, dass die Größe der Würfel und Verbinder erst mal egal ist. Die Madenschraube ist ein kleiner Verbinder in Bezug auf die Würfel. Man könnte aber auch große Verbinder und ganz kleine Würfel nehmen.

    Das U-Profil hat mich dann an Platinen erinnert: Die Unterseite ist die Platine, links und rechts stehen Stecker hervor. (Stecker werden ja sowieso für die elektrische Verbindung benötigt.)

    Siehe beigefügte untere Abbildung (Würfel mit Platinenverbinder): Das blaue ist die Platine als U-Profil von der Seite gesehen. Hier habe ich nur einen Würfel angedeutet. Das Grüne sind die Stellen im Würfel, die zur Verbindung benötigt werden. Ich kann die Platine von oben in den Würfel schieben.

    Das könnte sogar einigermaßen stabil werden, wenn für das Ende der Platine ebenfalls ein Schlitz im Würfel vorgesehen wird. Die roten Flächen zeigen die Stellen, wo vermutlich Kräfte wirken und die möglichst passgenau erstellt werden müssen, damit es nicht wackelt; Die Platine verhinder eine rechts-links Bewegung. Der Stecker kann nicht vor und zurück (aus dem Würfel heraus). Das einzige was jetzt noch passieren kann, ist das Herausfallen der Platine dort, wo ich sie herein geschoben habe. Zum Glück gibt es jetzt noch die Buchse für den Stecker (Lila): wenn die Platine drinnen ist, stecke ich die Buchse hinein. Sie ist jedoch so am Würfel befestigt, dass sie eben gerade nicht nach oben bzw. unten bewegt werden kann.

    Was haltet Ihr davon?

    In dem anderen Bild (Platinen mit Würfeln) habe ich mal einige Platinen und Würfel zusammengesteckt. Nun können auf die Würfeloberseiten weitere Platinen nach oben gesteckt werden. Dann kommt überall ein neuer Würfel hinein und die nächste Etage kann wieder wie in dem Bild aufgezeigt verbunden werden…

    Vielleicht kann das jemand mal besser malen.

    Die Würfel sind klein und dienen lediglich zur Verbindung der Mechanik und der elektrischen Signale. Die Funktionen stecken in den Verbindern; das sind die eigentlichen Roboterzellen. Die Verbinder brauchen nicht nur flache Platinen zu sein; sie können den gesamten Raum einnehmen. Das müssten Doppelpyramiden sein, oder wie sie heißen: zwei Pyramiden mit der Grundfläche aneinander gesetzt. An den Pyramidenspitzen sind die Stecker.

    Damit das funktioniert, müssten die Buchsen ebenfalls von der Seite eingeschoben bzw. gelöst werden können, von der die Verbinder eingeschoben werden. In dem Bild also von oben. Das müsste technisch realisierbar sein.

    … toll, was so alles in Madenschrauben steckt …
    Miniaturansichten angehängter Grafiken Miniaturansichten angehängter Grafiken w_rfel_und_verbinder.jpg   w_rfel_mit_platinenverbinder.jpg  

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